Los Colores de la Ciencia

La cocina es todo un laboratorio de física y química en el que, conscientemente o no, estamos constantemente realizando experimentos. En esta edición analizaremos la base científica de algunos de esos artilugios y aparatos que usamos de forma cotidiana en la cocina: la olla a presión, el microondas y la nevera.

Contenidos de este artículo

• La olla a presión
• El microondas
• La nevera
• Fuentes y enlaces relacionados

La olla a presión

La olla a presión es un invento de 1781, de un francés llamado Denise Papin, quien por cierto en sus primeras etapas como inventor fue técnico de Christian Huygens. Papin fue también ayudante de Robert Boyle, descubridor de la Ley de Boyle, que viene a decir que “a temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión”, o dicho de otro modo, que si mantenemos el volumen constante, al subir la presión también subirá la temperatura en la misma proporción.

Normalmente en una olla sin tapa la presión con la que se cocina es la atmosférica, y a esa presión el agua hierve a 100ºC -grado arriba, grado abajo, dependiendo del lugar del planeta en el que nos encontremos y también de las condiciones meteorológicas-. En este caso, si subimos la llama lo único que conseguimos es que el agua se evapore más rápido y haya que reponerla, sin aumentar su temperatura, que sigue siendo de 100ºC, la temperatura de equilibrio entre las fases líquida y gaseosa a esa presión.

Al introducir la tapa hermética, lo que conseguimos es que la presión interior de la olla pueda ser superior a la atmosférica, y según la Ley de Boyle antes expuesta, la temperatura también aumentará de forma proporcional. En física la temperatura se mide en grados absolutos, o Kelvin, lo que quiere decir que a la temperatura en grados centígrados hay que sumarle 273. Esto significa que un aumento de tan sólo un 5% en la presión produce que la temperatura se eleve casi 20º. En una típica olla a presión moderna la temperatura de cocción ronda los 130ºC, un aumento del 8% sobre la temperatura de 100ºC correspondiente a la presión atmosférica.

Si a lo anterior le añadimos que la cocción no es más que una serie de procesos físico-químicos, y que según otra ley, la Ley de Arrhenius, la velocidad de esas reacciones crece exponencialmente con la temperatura, ese aumento de tan sólo un 8% consigue acelerar la cocción cerca de diez veces. Ese es el secreto de la rapidez de las ollas a presión.

Como medida de seguridad, el dispositivo original de Papin -al que llamó “digestor de alimentos”- ya incorporaba una válvula de seguridad para aliviar la presión. En las ollas a presión modernas se incorporan una serie de válvulas y otros dispositivos de seguridad que evitan que éstas exploten, ya que en caso contrario la presión del interior podría hacer saltar la tapa de forma violenta, resultando un utensilio peligroso.

El microondas

Como su propio nombre indica, este aparato utiliza ondas para calentar la comida. Éstas son lanzadas desde el magnetrón, un dispositivo que, conectado a una pequeña antena, actúa de manera similar a una emisora de radio, aunque sus ondas son de una frecuencia muy alta en comparación con las de radio, concretamente de 2,45 GHz., parecida a la que utilizan los teléfonos móviles o a la frecuencia de trabajo de algunos procesadores.

La particularidad de esas ondas es que a esa frecuencia su energía es absorbida por las moléculas de agua, por las grasas y por los azúcares, constituyentes clave de los alimentos, haciendo que sus átomos se muevan ligeramente. Este movimiento, en el lenguaje común, se denomina “calor”.

Como los átomos están bastante separados entre sí para el tamaño de las microondas, éstas atraviesan la comida y rebotan en las paredes del horno, volviendo a atravesar la comida una y otra vez. Teniendo en cuenta las pequeñas dimensiones del aparato y que las microondas viajan a la velocidad de la luz, este proceso se repite varios millones de veces por segundo.

También es fácil entender por qué los alimentos se cocinan uniformemente, sin que existan apenas diferencias entre el interior y el exterior. A diferencia de la cocina tradicional, donde el calor tiene que pasar por conducción desde el exterior hasta el interior, en un microondas podríamos decir que el calor está en todas partes a la vez, ya que las moléculas se mueven por igual en todo el alimento.

Otra particularidad de las microondas de esa frecuencia es que la mayor parte de los plásticos, vidrios y cerámicas no absorben su energía, lo que nos permite calentar la comida sin calentar el contenedor (aunque lógicamente el calor de la comida puede pasar por conducción al recipiente).

En cuanto a los metales, éstos reflejan las microondas y por eso los recipientes metálicos no sirven, ya que no dejan a las microondas llegar hasta la comida. Aparte de eso las microondas pueden generar corrientes eléctricas en los metales, y si éstos son muy finos, como en el caso del papel de aluminio, por ejemplo, esas corrientes pueden calentarlo mucho, incluso al rojo, y provocar un accidente. También puede ocurrir que esa electricidad salte en forma de chispas entre los pliegues o aristas del metal, y aunque no es probable que ocurra nada grave, esas chispas son muy alarmantes sí podrían estropear el aparato.

Si hablamos de los peligros de la cocina con microondas, hay que tener en cuenta que la “radiación” de un horno microondas no está formada por nada más que por ondas electromagnéticas, no es un reactor nuclear, no existe peligro por una exposición continuada y por supuesto ingerir alimentos calentados en el microondas no supone más peligro que el de quemarse la lengua.

En la parte de los peligros reales, podríamos correr riesgo de quemaduras interiores sólo en el caso de que el microondas tenga fugas importantes (no es probable que esto ocurra en un horno nuevo o bien conservado), y sólo estando bastante cerca del microondas mientras está en marcha. Las microondas también pueden interferir con el funcionamiento de dispositivos electrónicos de precisión como un marcapasos, por lo que no conviene estar muy cerca de un microondas en marcha si se utiliza uno de estos aparatos.

Por último, un efecto que sí puede llegar a ser peligroso, es el que se produce al calentar agua u otros líquidos durante mucho tiempo. En esos casos, podría ocurrir que el líquido se calentara por encima de su punto de ebullición y sin embargo no formara burbujas de vapor, como haría en un cazo calentado mediante llama. Entonces, al abrir el microondas podría formarse una burbuja de repente y que el líquido “nos salte” a la cara. Para evitar esto, nada más sencillo: esperar unos segundos antes de retirar el recipiente.

La nevera

Hasta ahora hemos visto dos formas distintas de cocinar la comida, para lo cual aportamos calor a los alimentos. Para terminar este artículo dedicado a la cocina nos iremos al lado opuesto, con un aparato cuyo funcionamiento consiste es absorber el calor: la nevera, refrigerador o frigorífico.

La refrigeración consiste básicamente en eliminar o absorber el calor que posee aquello que queremos refrigerar. Las primeras neveras eran tan sólo agujeros forrados con madera o con paja y llenos de nieve o hielo, que normalmente era traído de lo alto de las montañas si no se encontraba nieve cerca. El calor de los alimentos pasa a la nieve, que está más fría, y así el alimento se enfría y la nieve se calienta y se derrite.

En una nevera moderna, para absorber el calor se utiliza la evaporación de un líquido especial. Ese líquido o refrigerante tiene la particularidad de que se evapora a una temperatura muy baja, de modo que si lo hacemos evaporarse mientras está en contacto con el habitáculo interior de la nevera, absorbe ese calor y enfría los alimentos contenidos en ella. A continuación, el vapor recorre un circuito de tuberías por el exterior de la nevera, donde va liberando ese calor, hasta que se cierra el circuito en el compresor, dispositivo clave del proceso y el que consume la electricidad-, y que se encarga de licuar el gas de nuevo para que pueda volver a evaporarse.

Desde el punto de vista histórico, la primera demostración de refrigeración artificial la hizo William Cullen a mediados del siglo XVIII, pero él nunca pensó en utilizarlo con fines prácticos, así que la primera máquina refrigeradora no vio la luz hasta casi 60 años más tarde, en 1805, diseñada por un inventor llamado Oliver Evans. La primera máquina práctica de refrigerar se construyó ya mediado el siglo XIX, en 1834.

Respecto a los posibles peligros de este electrodoméstico, en las primeras neveras se usaba un gas venenoso, el amoniaco, como refrigerante. Debido a su potencial peligro, los investigadores buscaron nuevos compuestos para llevar a cabo el proceso, y llegaron a un compuesto que en condiciones normales es inerte: el freón, uno de los más famosos compuestos “clorofluorocarbonados”, o CFCs. Mucho más adelante se descubrió que este tipo de compuestos se rompían al ser alcanzado por las radiaciones solares, y este “pequeño detalle” les confiere una asombrosa capacidad asombrosa de destrucción de la capa de ozono que nos protege de los rayos cósmicos. En la actualidad, en la mayoría de la neveras modernas se utilizan otro tipo de compuestos que, al menos según nuestros actuales conocimientos, no suponen peligro de ningun tipo.

Fuentes y enlaces relacionados

• La olla a presión
  • La olla a presión, El rincón del sibarita
  • Antes de la Comida
  • Invenciones en el siglo XVII
  • Termodinámica del agua, por el Prof. Isidoro Martínez
• El microondas
  • El espectro electromagnético
  • ¿Cómo funciona el horno microondas? Colorín Colorado
  • Detector de fugas en hornos de microondas
  • Cómo funciona el microondas, divulgación científica por Toni Canto
• La nevera
  • The History of the Refrigerator and Freezers, Inventors

Esta entrada fue publicada el Martes, 11 de Octubre de 2005 a las 23:01 y está archivada en Laboratorio.
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